[發明專利]一種滲B半導體加熱溫度可調環境參數集成傳感器

有效

• 申請號: 201410777315.7
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104390667B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 施云波;蘭云萍;馮僑華;趙文杰;王欣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及環境參數傳感器及其結構的領域。?

背景技術

隨著社會的迅速發展，各行各業的企業先后在我們的身邊安家落戶，導致了無論在中國還是在國際社會中，社會環境問題非常普遍而且日益嚴重，近年來，由于自然災害的逐漸增多，氣象檢測在人們中的地位也越來越高，環境中溫濕度的測量技術已經相對成熟，因此對環境參數的測量成為人們關注的焦點，因而對環境參數傳感器的要求也就越來越高。傳統的環境參數測量方法主要用風杯來測量風速，用風標來測量風向，這些機械裝置不僅體積較大而且需要經常檢查維護，需要耗費大量的人力物力，隨著MEMS技術的發展，現在又研制出硅薄膜式傳感器和硅懸梁式傳感器，這兩種傳感器體積減小，價格降低，但是這兩種傳感器的工作環境隨外界環境變化而變化，誤差較大、精度較低。傳統的氣體參數傳感器集成度低，傳感器工作溫度隨環境溫度而變，現在又研制出使用鎳鉻絲對傳感器單元進行加熱，但是這種加熱方式不均勻，加熱面積小，且易造成熱量的浪費，傳感器精度低，誤差大。?

本發明的一種滲B半導體加熱溫度可調的環境參數集成傳感器解決了現有傳感器的問題，采用MEMS技術，將環境參數參數的測量和環境氣體參數的測量有效集成在一個傳感器中，整個傳感器結構體積小、重量輕、價格低。本傳感器結構內部具有滲B半導體加熱體，可為各傳感器單元提供最適的工作溫度，同時本傳感器的懸臂梁式結構可大大減小熱量的散失、降低功耗、提高能量利用率。對于實現環境參數的實時檢測具有重大的研究意義和應用價值。?

發明內容

本發明是為了解決現有的環境參數傳感器測量參數單一、受環境溫、濕度影響較大、工作溫度隨環境變化、精度低、體積大、成本高等問題，而提出的一種滲B半導體加熱溫度可調環境參數集成傳感器。?

一種滲B半導體加熱溫度可調的環境參數集成傳感器，其特征在于：它是由硅基底（1）、二氧化硅絕緣層（2）、滲B半導體加熱體（3）、滲B半導體加熱體焊盤（4）、環境參數傳感器單元焊盤（5）、半導體加熱電極（6）、氧化鋁絕緣層（7）、環境參數傳感器單元（8）、環境溫濕度傳感器（9）、加熱體溫度傳感器單元（10）、連接線（11）和凹槽（12）組成；其結構特征為：先在硅基底（1）上表面氧化生成一層二氧化硅絕緣層（2），通過光刻、離子注入技術在硅基底（1）內生成一個正八邊形的滲B半導體加熱體（3-1），再通過“退火”氧化技術，形成滲B半導體加熱體氧化層（3-2），在滲B半導體加熱體（3）、二氧化硅絕緣層（2）上通過磁控濺射技術生成滲B半導體加熱體焊盤（4）、環境參數傳感器單元焊盤（5）和半導體加熱電極（6），再次使用磁控濺射技術，在二氧化硅絕緣層（2）、滲B半導體加熱體（3）和半導體加熱電極（6）上生成氧化鋁絕緣層（7），并露出滲B半導體加熱體焊盤（4）和環境參數傳感器單元焊盤（5），使用磁控濺射技術，在滲B半導體加熱體焊盤（4）和環境參數傳感器單元焊盤（5）上對應形成一定厚度的焊盤，使焊盤上表面和氧化鋁絕緣層（7）上表面平齊，然后在滲B半導體加熱體焊盤（4）、環境參數傳感器單元焊盤（5）氧化鋁絕緣層（7）上，使用磁控濺射技術形成滲B半導體加熱體焊盤（4）、環境參數傳感器單元焊盤（5）、環境參數傳感器單元（8）、環境溫、濕度傳感器（9）、加熱體溫度傳感器單元（10）和連接線（11），最后進行鏤空處理，先對氧化鋁絕緣層進行鏤空形成凹槽（12-1）、（12-2）、（12-3）、（12-4），再對二氧化硅絕緣層進行鏤空形成凹槽（12-5）、（12-6）、（12-7）、（12-8），然后對硅基底進行鏤空形成凹槽（12-9）、（12-10）、（12-11）、（12-12），最后對硅的下表面進行鏤空，形成凹槽（12-13），至此，一種滲B半導體加熱溫度可調的環境參數集成傳感器就形成了。?

本傳感器的結構通過一下步驟形成。?

步驟一：準備晶向為（100），規格為?8000×8000×（200~300）（μm³）的硅片作為基底，清潔基底的表面。?

步驟二：用氫氟酸清洗掉硅上表面已被氧化生成的二氧化硅，在硅的上表面通過干氧-濕氧-干氧交替氧化的方法，生長一層二氧化硅絕緣層，尺寸為8000×8000×（2~5）（μm³）。?

步驟三：在二氧化硅絕緣層上通過光刻和等離子體技術，形成邊長為2000（μm）的正八邊形滲B半導體加熱體并通過“退火”氧化技術，形成一層氧化層。?